金属的合金化能够显著提高其催化活性，但是对合金材料效应的理解仍有较大挑战，特别是在不改变晶体结构等条件中，对合金化作用产生的作用进行理解。有鉴于此，韩国科学技术院Hyungjun Kim、Hyunjoon Song，庆北大学Sang-Il Choi等报道了Fe_xNi_2-xP (x=0.5, 1.0, 1.5)基模型催化剂体系的HER催化活性，该催化剂的晶体结构从属于P-62m，Fe_0.5Ni₁₅P催化剂的HER催化活性展现出较小的过电势仅仅0.163 V（50 mA cm^-2），Tafel斜率仅仅65 mV dec^-1，交换电流密度较高（0.37 mA cm^-2）。Fe_0.5Ni₁₅P催化剂的活性明显高于Ni₂P，Fe₂P，以及其他Fe_xNi_2-xP催化剂的酸性HER活性。通过XPS表征方法发现Fe_0.5Ni₁₅P催化剂中磷原子带负电，XAS数据EXAFS结果显示Fe_0.5Ni₁₅P催化剂中的金属-金属展现较小的畸变显著抑制了金属和磷之间的电荷转移，提高了磷原子中的缺电子性。作者通过DFT模拟验证了局域畸变导致金属向磷的电荷转移，以上结果说明酸性体系中HER催化性能和M-M金属键的畸变相关。

本文要点：

（1）

合成从属于P-62m晶体结构的Fe_xNi_2-xP纳米晶，在-50 mA cm^-2电流密度中，Ni₂P的过电势为170 mV，Fe_xNi_2-xP的过电势为178 mV，Fe_1.5Ni_0.5P的过电势为214 mV，Fe₂P的过电势为217 mV。

（2）

优化的比例中Fe_0.5Ni_1.5P的过电势最低，仅仅为163 mV，酸性环境中的HER活性为0.37 mA cm^-2。该结果说明，Fe_0.5Ni_1.5P的HER催化反应动力学高于Ni基、Fe基磷化物电催化剂。

（3）

不同Fe、Ni含量的磷化物催化剂的HER催化活性遵循Fe₂P<Fe_1.5Ni_0.5P<Fe_1.0Ni_1.0P<Ni₂P<Fe_0.5Ni_1.5P。在100 mV的过电势条件中，Fe_0.5Ni_1.5P的质量活性分别是Ni₂P的1.2倍，是Fe_1.0Ni_1.0P的2.3倍，是Fe_1.5Ni_0.5P的4.3倍，是Fe₂P的2.3倍。

参考文献

Dongwoo Shin, Hee Jin Kim, Minjun Kim, Dongyup Shin, Hyungjun Kim*, Hyunjoon Song*, and Sang-Il Choi*

Fe_xNi_2-xP Alloy Nanocatalysts with Electron-Deficient Phosphorus Enhancing Hydrogen Evolution Reaction in Acidic Media, ACS Catal. 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c02301

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02301